煤质变化对火电厂生产运行的影响研究

摘 要 近年来，随着用电需求的与日俱增，电煤的质量有逐渐下降的趋势。燃煤情况对于火电厂锅炉的安全运行有直接的影响，也会影响到火电厂的经济效益，因此有必要对煤质变化情况进行深入分析，为锅炉设备的运行状态调整提供科学的依据，从而提高火电厂生产运行的安全性及经济性。本文主要分析了煤质变化对于锅炉运行的影响，并且提出了几点有效的解决对策。

关键词 煤质变化；火电厂；生产运行；影响研究

中图分类号：F273 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）01-0227-02

火力发电主要是将能源燃料产生的化学能转化为蒸汽热能，从而成为汽轮发电机组的推动力产生电能。火力发电主要是燃烧煤，但是当前电煤供应情况越来越紧张，电煤的质量日益下降，在一定的发电量下，如果煤质越差，则锅炉消耗的原煤量也会越多，这样也会增加整个运煤系统的负荷，增加设备的磨耗程度。在整个发电厂成本费用中，燃料费用成本占到绝大多数，比重超过80%。因此，电厂燃煤情况不仅会影响到火电厂生产运行的安全性，也会影响到火电厂的经营效益。火电厂应掌握煤质变化对于火电厂运行的具体影响，综合燃料价格、机组效率以及锅炉性能等诸多方面因素综合考虑煤种的采购策略。

1 煤质特性指标对于火电厂生产运行的影响分析

1）水分的影响。

如果煤中存在水分，不仅会减少煤中可燃质含量，使煤的发热量降低，也会由于水分受热出现蒸发、汽化，使热量大量消耗，这样会降低炉膛的温度，增加煤粉着火的难度，增加排烟量，也会使火电厂的用电率增加。其次，输煤系统也极易出现堵塞，对电厂供电系统的正常运行有所影响。如果采用多水分煤会升高烟气中的水蒸汽分压，使烟气中的SO3形成硫酸蒸汽，使锅炉尾部的低温处凝结、沉积大量硫酸，从而腐蚀空气预热器，也会剥落烟囱内衬。通常情况下，若煤中的水分超过8%，会在一定程度上影响输煤系统；若煤中水分超过13%-18%，对于火电厂的生产运行会有严重的威胁。

2）挥发分的影响。

发电厂用煤中，挥发分是其中非常重要的指标之一，挥发分和煤燃烧以及煤着火有密切的联系。具体而言，如果煤的挥发分较高，则煤比较容易着火，燃烧情况也相对稳定，燃烧的火焰比较大，但是火焰的温度并不高。如果煤的挥发分较低，煤不容易被点燃，燃烧情况也很难稳定，机械、化学燃烧不完全会大大增加热损失，严重的话可能会导致熄火。挥发分和锅炉燃烧器结构形式、炉膛大小、炉膛形状、一二次风、燃烧带铺设、防爆措施设计、制粉系统选型等都有很大的关系。其次，煤制粉、存放系统的安全运行也和煤的挥发分具有密切联系，煤的挥发分含量增加，煤粉阴燃的温度会随之降低，因此一旦煤中挥发分含量相对较高时，制粉系统的煤粉积集，极易导致煤粉着火自燃。

3）灰分的影响。

①燃烧失常。煤的灰分增加会降低炉膛的燃烧温度，比如，如果灰分从30%升高至50%，灰分每增加1%，燃烧温度理论上平均会下降5℃。煤的燃尽度比较差的情况下，会增加排灰量，从而增加由于机械不完全燃烧导致的热损失，也会增加由于灰渣、飞灰带走的物理热损失。这样的情况下，炉膛温度较低，很难使煤粉着火，导致燃烧不正常，严重的情况下可能会导致熄火。

②增加事故发生率。如果采用多灰分煤，会使锅炉受热面的积灰、污染增加，升高锅炉的排烟温度，增加排烟的热损失，这样会使锅炉生产运行的经济效益大大降低。若煤的折算灰分超过15%，可能会磨损系统的除尘设备、引风设备、制粉设备、输煤设备等，从而增加锅炉设备堵灰、漏风等运行事故。因此，一般建议固态排渣炉燃用灰分应控制在40%以下。

4）煤中硫的影响。

煤中硫一般可以分为不可燃硫和可燃硫，硫分是一种危害程度较高的杂质，不管是对于燃烧、气化、焦化都会产生不利影响，具体而言主要表现在以下几个方面：①腐蚀锅炉低温受热面、高热受热面，尤其是空气预热器的腐蚀较为明显，一般运行寿命1年时间都不到就会出现腐蚀穿孔，同时会有堵灰的情况。②严重磨损输煤管道以及磨煤机部件，特别是煤含黄铁矿多的话磨损更为严重。③会加速煤氧化自燃。如果变质程度较低的煤贮存在煤粉中或者堆在煤组中时含有很多黄铁矿，很容易因黄铁矿氧化放热促进煤氧化，导致自燃现象发生。④大气污染较为严重。硫在燃烧后会形成二氧化硫，随着烟气从烟囱中逸出，会污染周围的环境。

5）发热量的影响。

锅炉机组设计过程中，炉膛的热负荷、物料的计算、磨煤机容量的选择都需要利用煤炭发热量进行计算。在锅炉机组运行过程中，调节锅炉热平衡，调节锅炉的负荷，配煤燃烧等也需要参考煤炭发热量。其次，发供电煤耗中也将煤炭发热量作为重要的一项的经济指标。在锅炉负荷一定的情况下，煤低位发热量下降，会增加燃料量以及总烟气量，也会升高炉膛的出口温度，但是炉膛内的单位辐射吸热会下降。在燃料量增加的情况下，各制粉系统出力也会随之增加，这样也会增加一次风量，煤粉的细度会相应增粗。而且，燃料量增加，会增加锅炉受热面积灰程度，降低锅炉传热，升高尾部烟道的烟气温度，从而增加排烟的热损失。其次，燃料量增加会增加锅炉排渣量，从而增加炉渣的物理热损失，使锅炉的运行效率大大降低。

6）灰熔融性的影响。

如果煤灰的熔融温度较低，很容易导致锅炉结渣，这样会严重影响火电厂运行的安全性和经济性，而且一些锅炉结渣事故会导致严重的人员伤亡，使火电厂蒙受重大的经济损失。为了防止锅炉出现严重结渣情况，应严格控制煤灰分、煤中硫含量，而且煤粉也不能过粗。同时，煤的灰熔融温度越高越好，通常要求ST应超过1500℃。

2 针对煤质变化影响的对策或建议

目前，火电厂燃烧具有燃煤数量多、燃煤品种繁杂、燃煤杂质多、粒级范围大等特点。因此，火电厂应高度重视煤质变化问题，及时了解、掌握入炉煤煤质的情况，根据不同煤质的燃烧情况及时进行调整，减少供电煤耗，确保整个锅炉机组生产运行的安全性、经济性，从而达到降低生产运行成本，提高火电厂经济效益的目的。

1）应做好各煤种的配煤、混煤工作。

如果做好煤种的混煤、配煤工作，可大大提高一些劣质煤的利用效率，可大大减少燃料的成本，降低排放量。在混配煤工作中，应强调煤质化验分析，及时化验不同煤种，并且准确分析煤质，并且向燃烧部门提供准确、全面的化验分析报告。同时应根据一定的比例，合理混合不同性质、不同种类煤种，将它们加工混合成混煤，在确保锅炉机组生产运行安全性的前提下，可将混煤的价格降至最低，这样可大大降低电厂发电的成本。其次，应不断对煤种进行燃烧调整试验，分析不同煤种在燃烧过程中的各项运行参数，从而总结不同煤种的配煤技术、掺烧技术、混烧技术，提高煤质利用率。

2）做好输煤管理工作。

应该分别根据煤种的类别分开堆放不同的煤种，在不同的时期，根据实际需要选择合适的燃煤煤种，或者也可以根据一定比例混用不同煤种。在输煤的过程中，当班的司炉以及输煤工应及时进行交流、沟通，如果燃煤中具有较多的粉煤，或者含水量较低，可以取适量进行掺和。其次，在输煤过程中，应仔细分拣出煤中的杂质，煤粉颗粒较大的话应进行粉碎，并且及时调整粉碎机。另外，按照煤质的化验结果中显示的煤质变化情况，锅炉运行人员应及时调整配风，确保锅炉生产运行的安全性。

3）应设置煤质在线检测装置，加强对煤质变化的监测。

目前，我国大多数火电厂从采集煤样到制备，测定工业分析结果等过程都差不多需要8h或者更久，这样并不能将入厂煤质的情况及时、准确、全面的反映出来。因此，火电厂应设置必要的入厂煤在线检测装置，这样有利于在较短的时间内检测出入炉煤的主要指标（如热值等），及时发现不达标的煤种，确保煤种的质量，使锅炉能够正常、高效、安全的运行。其次，应加强入炉煤的化验分析，使锅炉运行人员能够及时、准确的掌握关于入炉煤灰分、发热量、挥发分、灰熔融性等特性指标，便于锅炉运行人员及时调整配煤的策略，确保锅炉运行的安全经济性。

4）应加强现场巡检，做好监督管理。

锅炉运行人员应定期巡检锅炉生产运行现场的实际情况，尤其应重点检查颅内煤粉的燃烧情况，及时发现燃烧不稳定、结渣等燃烧异常现象。同时，应成立一个专门的煤炭质量监督小组，在煤炭运输过程严防出现掺假、掺水、倒煤等行为。通过目测外观，煤质的化验分析，对于不达标的煤质应及时反馈给采购部门，采用单独存放、退回或拒收等处理办法。

3 结束语

综上所述，由于电煤资源供应日益紧张，煤质变化幅度加大，在很大程度上增加了煤质控制难度，火电厂应高度重视煤质变化控制问题，采用各种技术、措施尽量使煤质与锅炉生产运行设计煤种接近，确保电厂能够安全、正常生产运行，提高电厂经济效益。

参考文献

[1]曹长武.电力用煤采制化技术及其应用[J].中国电力出版社，2012.

[2]方文沐，杜惠敏，李天荣.燃料分析技术问答[J].中国电力出版社，2013.

[3]刘爱忠.燃料管理及设备[J].中国电力出版社，2012.

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